有耗介质导波结构的高次杂交四边形边缘元分析

本文提出了一种高次杂交四边形边缘元方法。讨论了这种高次杂交边缘元的有限元空间构造，给出了其形函数的显形表达式。这种方法不仅消除了伪解而且能直接求解传播常数，从而无需迭代便能分析有耗介质导波结构的传输特性。对矩形导和条形介质填充波导本征模传播常数的计算表明这种高次杂交边缘元的计算精度比低次杂交边缘元要高出一个量级。     

一种系统构造三角形杂交边缘元空间的新方法

近年来发展起来的杂交边缘元是一种消除伪解的有效方法。本文提出了一种能系统构造三角形杂交边缘元空间的方法。作为例子具体给出了一次和二次杂交边缘元插值函数的显形表达式，并且用它们分别计算了空波导，条形介质波导和有耗块状介质填充波导的传播常数。计算表明这种方法不仅能消除伪解，而且具有较高的计算效率，两种杂交边缘元计算结果的比较表明高次杂交边缘元的计算精度和收敛速率较低次元有明显的改进。     

任意截面形状介质填充波导高次模求解的快速边缘元算法

本文提出了一种精确求解任意截面形状介质填充波导高次模的快速边缘元算法.数值实验表明:与以往算法相比,此算法所用内存巨幅减小,计算效率极大提高.具体数值研究了波导高次模求解精度和剖分疏密的关系.本文还计算了矩形空波导、条状介质填充波导、以及方块介质填充波导的本征模,与解析解或公布结果比较,证实本算法计算精度极高且不含伪解.最后本文还用开发的程序具体研究了内壁涂层波导的本征模.     

导波结构三维不连续性问题的高次六面体边缘元分析

该文从全磁场矢量泛函出发,讨论了一种54参量六面体边缘元的空间构造。这种高次三维边缘元方法不但有效地消除了伪解,而且具有很高的计算精度。用这种方法对导波结构三维不连续性散射问题的分析,证实了它的有效性和可靠性。与12参量六面体边缘元计算结果的比较表明:本文方法具有更高的精度和计算效率,是一种求解三维不连续性问题的高效数值方法,有着推广应用的实际价值。     

有间隙Ⅱ－Ⅵ族半导体材料散射特性的三维边缘元分析

用三维边缘元方法分析了有间隙Ⅱ－Ⅵ族半导体材料的散射特性．该方法直接从泛函变分出发，避开了其它方法中求解有损超薄介质填充波导本征值和本征函数的困难，简化了求解过程．计算结果与实验值的比较证实了本方法具有有效、可靠和精确的特点     

非均匀介质填充波导本征值问题的有限元分析

本文讨论了用有限元法求解非均匀介质填充波导本征值问题的具体过程。给出了有关的计算公式和程序。作为例子,对条形介质填充矩形波导主模场结构的分析和色散特性的计算,获得了与解析解十分一致的结果,从而证实了所述程序的可靠性。     

填充介质倒梯形脊波导截止特性的有限元分析

为了寻找最佳截止特性的填充介质脊波导结构,提出了填充介质倒梯形对称双脊波导.采用有限元法借助MATLAB软件计算了填充介质倒梯形对称双脊波导在TE模式下的截止特性,即主模截止波长和单模带宽.绘制出主模场结构图,并分析脊波导截止特性与填充介质相对介电常数之间的关系,给出了关系曲线图.这些结果将对填充介质波导的设计和工程应...     

任意横截面形状波导的高次有限元分析

本文用高次有限元法求解了任意横截面形状波导的本征值问题;提出了一种便于编制计算机程序的区域剖分方法。为了比较高次元和线性元的解题效能,以此两方法计算了三种不同形状波导主模和高次模的本征值。结果显示:二次元方法的精度比线性元可提高一至三个数量级。由于高次元对计算高次模特别有效,本法尤其适用于对多模元件的分析和设计。     

非均匀介质填充波导法传输特性的数值模式匹配分析法

用数值模式匹配理论研究了非均匀介质填充波导混合模问题的全波分析方法．给出了波导中的统一色散方程和完整的电磁场表达式，以部分介质填充波导为例进行了计算，所得结果与文献报道相吻合．     

填充左手介质矩形波导的截止频率研究

提出用时域有限差分法(FDTD)分析填充左手介质矩形波导的截止频率,给出了直角坐标系下无耗均匀左手介质中的二维时域有限差分法(FDTD)的差分公式.用FDTD法分析计算了填充无耗均匀左手介质的厚度和折射率对矩形波导TE模截止频率的影响,并与右手均匀介质填充进行比较,结果表明二者对TE模截止频率的影响正好相反,展示了左手介质所具有的奇特的电磁特性.     

II-VI族半导体特性参数的三维边缘元分析

本文用三维边缘元方法分析了电导率为张量的有间隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料的散射特性;给出了散射参数与半导体特性参数之间的关系曲线并说明了用这些曲线确定Ⅱ-Ⅵ族半导体电特性参数的方法。该方法直接从泛函变分出发,避开了其它方法中求解有损超薄各向异性介质填充波导本征值问题的困难,简化了求解过程。计算结果与实验值的比较证实了本方法具有有效、可靠和精确的特点。     

各向异性介质填充波导散射特性的三维54参量边缘元分析

本文将54参量边缘元和"边界行进"及Galerkin法相结合,分析了各向异性介质填充波导的散射特性.该方法有效地提高了计算精度和效率,明显地降低了对内存的需求,并消除了伪解.文中给出的计算实例,很好地证实了本文方法的这些优点.     

Coupling of edge-element and mode-matching for multistep dielectricdiscontinuity in guiding structures

A new approach is proposed for dielectric multistep discontinuity in guiding structures which combines edge-element analysis with the mode-matching method and multimode network theory. It is demonstrated that the approach has the generality of the edge-element analysis and the simplicity of the multimode network method, while retaining the high accuracy of the mode-matching method. The calculations for different multistep discontinuities verify the effectiveness and suitability of the approach for analysis of three-dimensional (3-D) lossy dielectric discontinuity problem     

An efficient high-order mixed-edge rectangular-element method forlossy anisotropic dielectric waveguides

A new efficient high-order mixed-edge rectangular element method is proposed for the analysis of lossy anisotropic dielectric waveguides. The space construction of the high-order mixed-edge rectangular element is investigated and the explicit form of the shape function is given. The high-order mixed-edge element yields higher accuracy and faster convergence than the lowest order mixed-edge rectangular elements without spurious solutions, and is more efficient compared to the high-order covariant projection element. The computations of the propagation constants in the rectangular waveguide and the slab loaded waveguide show that the accuracy of this high-order mixed-edge element is about one order higher than that of the lowest order one, and the nodes used in the calculation are only two-thirds as many as those used in the high-order covariant projection element having the same accuracy. The calculations of the dispersion curves for the dominant mode in the waveguide loaded with the lossy anisotropic dielectric block verify the accuracy and efficiency of the present method     

各向异性导波结构色散特性的边缘元分析

本文应用边缘元方法分析了各向异性导波结构的色散特性，该方法适用于介电常数张量为满阵的情况。求解过程中没有伪解出现。同时导出了一种直接求β的特征值方程。文中给出了各向异性微带线及矩形介质波导的计算结果，与文献值吻合得较好，证实了本文方法的正确性。     

3-D High-Order Edge-Element Analysis of 3-D Discontinuity Problems in Guiding Wave Structures

A 54-parameter high-order 3-D edge-element construction based on full magnetic vector variational formulas is discussed. This approach eliminates the spurious solutions efficiently with high accuracy. The analyses of the scattering characteristics of some 3-D discontinuity problems in guided wave structures verify the effective and reliability of the present method. The comparison between the numerical results obtained with 54 and 12-parameter edge element method shows that the present approach is more accurate and efficient.     

Approximation Technique for Dielectric Loaded Waveguides

An algebraic procedure is described which yields approximate values for the cutoff frequencies and propagation constants of dielectric-loaded waveguides. The procedure is demonstrated for a waveguide completely filled with an anisotropic dielectric and for waveguides partially filled with isotropic dielectrics. For the latter case results are tabulated for five types of waveguide loading. The symmetrically loaded waveguide is used to show the accuracy which may be expected. This procedure is shown to be identical with the Rayleigh-Ritz variational method but with the advantage that it provides a systematic approach to improve the accuracy and to handle a multitude of waveguide geometries.